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導讀:

隱身技術是在一定的探測環境中,通過縮減、控制目標的各種特徵訊號,降低其可探測性,使其難以被發現、跟蹤、識別和攻擊的綜合性技術。實戰表明,隱身技術能有效地提高武器裝備的生存、突防能力和作戰效能。因此,隱身技術已成為各軍事強國的研究熱點之一。針對不同的探測手段,隱身技術可分為雷達隱身技術、紅外隱身技術、可見光隱身技術、鐳射隱身技術、聲隱身技術和磁隱身技術等。飛行器使用隱身材料後,可在不改變目標外形、氣動特性的前提下直接應用於飛機、導彈等目標,可大大減小飛行器的訊號特徵,降低其可探測性,從而提高其生存能力。因此,使用隱身材料是實現飛行器隱身化的重要技術途徑之一。

美國

美國屬於隱身技術發展相對領先的國家,典型代表包括F-117A隱身攻擊戰鬥機、F-22戰鬥機、F-35戰鬥機以及B-2隱身戰略轟炸機。其中F-117A隱身攻擊戰鬥機是美軍首次應用的隱形戰鬥機。海灣戰爭時,F-117A隱身戰鬥攻擊機表現出色,各國紛紛開始進行此項技術的研究。F-117A的機體表面塗覆了黑色的隱身材料,可有效避免雷達波探測,是當之無愧的“隱身殺手”。

B-2隱身戰略轟炸機的外殼塗覆了一層韌性導電隱身材料,這種塗層使用壽命為五年。為了保證B-2轟炸的隱身效能,在其服役期內要進行四到五次的塗層更換。其機身表面由吸波的碳纖維蜂窩夾層結構製成。外翼的蒙皮及樑使用了碳纖維/環氧複合材料。

F-22在製作過程中就採用了相對成熟的專業化隱身技術,其複合材料佔重量的26%。

其他先進武器裝備如DDG-1000的艦體、阿利伯克級驅逐艦的AN / SPY-1相控陣雷達等也不同程度地應用了隱身材料。

詳細情況如下:

圖表:美國典型武器裝備隱身材料應用情況

俄羅斯

俄羅斯的等離子體隱身技術處於世界領先水平。俄羅斯在20世紀80年代初就重點對高空超音速飛行器採用等離子體隱身技術進行了實驗,現在俄羅斯克爾德什研究中心已開發研製出第二代等離子體隱身產品。其第一代等離子體隱身技術產品是厚度為0.5~0.7mm、電壓幾千伏、電流零點幾毫安的等離子發生片。該發生片可貼在飛行器的強散射部位,以減弱電磁波,改變訊號長度。其第二代等離子體隱身技術產品為等離子體發生器,在等離子發生器里加入了易電離的氣體。它除具備第一代隱身系統的功能外,還能向敵人發出假訊號,使敵人判斷錯誤。這兩代等離子體隱身技術產品已進行了成功實驗,並獲准出口。

目前俄羅斯正在研製第三代等離子體隱身系統。據預測,該隱身系統可能利用飛行器周圍的靜電能量來減小飛行器的截面積。此外值得一提的是等離子體隱身技術的研製和裝備費用都十分低廉,這對於降低研製和裝備費用是十分有利的。

圖表:俄羅斯典型武器裝備隱身材料應用情況

歐洲國家

英、法、德等歐洲國家雖然在戰鬥機的隱身上少有建樹,但其海軍和陸軍裝備的隱身材料技術卻領先世界。以下介紹幾種代表性武器裝備隱身材料的應用情況:

圖表:歐洲典型武器裝備隱身材料應用情況

其他國家

中東國家之中,以色列軍事實力最為強大。以色列人設計的“梅卡瓦”主戰坦克算得上是當今世界上最具活力、最有特色的主戰坦克。從1978年“梅卡瓦”坦克裝備以色列軍隊以來,它親歷了巴以爆發的多次衝突,而且在這期間,從“梅卡瓦”1到“梅卡瓦”4發展了四代。新型的梅卡瓦坦克一直由以色列本國的Fibrotex公司提供偽裝衣。

而作為美國盟友的澳洲,陸軍主戰坦克選擇了M1A1艾布拉姆斯坦克,同美軍一樣,選擇與瑞典薩博公司合作來對坦克隱身進行改造升級。

印度研製的多款新型武器,如布拉莫斯巡航導彈、AMCA戰鬥機、輝光無人機等,雖然得到了國外公司的大量幫助,但是在隱身材料方面都採用了本土研製產品。

圖表:其他國家典型武器裝備隱身材料應用情況

隱身材料發展趨勢

當前,武器裝備的發展呈現出“精確化、隱身化、資訊化”的特點,世界各軍事強國均投入了大量財力物力發展隱身技術,從國內外當前研究熱點來看,隱身材料有如下幾個重點的發展方向。

實用化——為保障飛行器隱身效能,其所用隱身材料,特別是隱身塗層的施工、維護十分重要。如B-2隱身轟炸機早期所用隱身塗層,每次飛行後,都需要對其表面進行掉屑、劃傷和腐蝕等檢查,且在兩次飛行之間必須對損壞的蒙皮進行修理,導致其每飛行小時至少需要50h維護,維護效率低、成本高,大大影響了作戰效能。因此美國在研發和提高隱身材料效能的同時,對隱身材料的實用化也進行了大量研究,包括飛機用隱身塗層噴塗、修補、去除以及現場效能檢測等工藝技術。美國專門制訂計劃重點解決塗層快速固化工藝、耐高溫、維護性以及隱身效能無損評估等問題,研製的隱身塗料自動噴塗系統已投入使用。研發的塗層綠色去除工藝技術,如“麥粉晶”、“高壓水射流”、“鐳射剝離”等,縮短了維修時間,避免對部件的腐蝕損傷。近年來,美國開發了一種由機器人噴塗的替代性高頻材料(AHFM),用於替代B-2上原先為填補飛機外表面缺陷所使用的3000多英尺吸波帶(如維護口蓋附近的吸波帶),從而極大地簡化了B-2的維護工作,使維護時間從數天減至數小時。

輕質化——降低品質可以增加飛行器射程和提高有效載荷,相對於其他武器裝備而言,品質輕量化對於飛行器而言意義更為重大,因此輕質隱身材料一直是其發展的主題和重點。

多頻譜——戰場探測系統的多頻段性對隱身材料提出了多頻段相容的要求。從20世紀80年代以來,國外就開展這方面的研究,並陸續取得了一些成果。據報道,F-117A採用了一種加有改性碳分子的塗層,不僅可以吸波,還能抑制3~5μm及8~12μm紅外波的輻射;美國已在其戰略導彈彈頭上採用了雷達/紅外多頻譜隱身材料,用於彈頭的中段和再入初期隱身;俄羅斯的“白楊-M”彈頭採用了吸收雷達波和降低紅外特徵的材料,實現了雷達隱身與紅外隱身一體化。

多功能——戰場環境複雜多變,武器系統除面臨探測威脅外,還可能面臨各種高溫、核等惡劣環境。因此,對單一隱身塗層提出了多功能的要求,如隱身-防熱、隱身-抗核加固、隱身-抗鐳射加固等。國外的多功能材料研究始於20世紀70年代,如美國研究了防熱、隱身、抗核一體化的功能防熱材料,近年來的國際交流中也發現俄方在多功能隱身材料上開展了很多的研究工作,並已在彈頭上得到應用。

智慧化——智慧隱身材料是新一代的隱身材料技術,具有感知、資訊處理,自我指令並對環境訊號作出最佳響應的功能,為實現武器系統的智慧隱身提供了可能,具有重大的軍事應用價值。智慧隱身材料由於其在軍事領域的重大應用潛力,各軍事大國均不惜投入巨資對其進行大規模的研究開發。國外在電致變色、電致變發射率、動態自適應吸波材料等材料體系開發、材料的各項效能引數、機理研究和系統整合方面進行了深入的研究,取得了明顯的進展。

耐高溫——超聲速巡航飛行器飛行過程中,彈體外表面熱平衡溫度達到600℃以上,用於彈體外表面的隱身材料必須具有耐高溫、防熱、隔熱功能,因此研製耐高溫隱身材料尤為重要和急迫,也是後續飛行器隱身材料發展的主要方向之一。

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